本书以150幅高清照片、6篇科普短文记录了史上规模最大的极地科考行动——“MOSAiC”(北极气候研究多学科漂流冰站)。“MOSAiC”行动耗资1.4亿欧元,动用7艘破冰船,共有20个国家、442名科学家参与其中,历时389天,随冰漂流3400公里,获得1000多个冰层样本,首次回收一套完整的冰基拖曳式海洋剖面浮标,永久地改变了气候研究现状,亦是国际科研合作的范本。
序
2021—2030 年为“联合国海洋科学促进可持续发展十年”,将促进生成必要的数据、信息和知识,实现从“我们所拥有的海洋”到“我们所希望的海洋”的转变。通过凝练全球海洋科学家的智慧,“联合国海洋十年”提出了七大目标,其中包括希望打造:(1)一个可预测的海洋,即人类社会了解并能够应对不断变化的海洋状况;(2)一个可获取的海洋,即可以开放并公平地获取与海洋有关的数据、信息、技术和创新;(3)一个富于启迪并具有吸引力的海洋,即人类社会能够理解并重视海洋与人类福祉和可持续发展息息相关。
由于没有固定的观测站,北冰洋中央区可以说是人类调查最少、认知最缺乏的海区。卫星遥感观测技术的发展为极地环境的监测提供重要的支撑,卫星观测告诉我们最近40 年北冰洋海冰发生了最近1000 年来未曾发生的快速减退,那里的气候变暖速度是全球平均水平的2—3 倍,被称为北极放大效应。卫星遥感就像悬挂在深空的眼睛,具有监测全北极变化的能力,然而能看到的往往只是北冰洋表面的变化,例如海冰的变化和表面海水温度的变化等,对于浩瀚的冰下海洋,显得无能为力。船舶和漂流冰站的调查是揭示北冰洋中央区冰下海洋神秘面纱的主要方式。近130 年前,挪威探险家弗里乔夫·南森和他的同事们利用特殊设计的“前进号”帆船通过跨越北冰洋的观测,证实了穿极流的存在,证明北冰洋中央区并没有大陆和开阔的海洋,而是荒芜并且几乎完全被海冰覆盖的冰封海洋。苏联及俄罗斯继承了弗里乔夫·南森漂流冰站的观测设想,基于冰上营地开展了41 次的冰站漂流观测,对大气边界层和海冰的基本物理性质进行持续的监测,获得了积雪厚度、海冰密度和盐度等气候态统计信息。然而,没有考察船的依托,冰上营地的观测能力依然十分有限,对于冰下海洋全水深的观测以及浮冰以外区域的调查仍难以企及。至2015 年,由于北极海冰变得更加趋弱,俄罗斯不得不终止了基于冰上营地的漂流冰站考察计划。由于破冰考察船船时的宝贵,以及后勤补给需要庞大的经费支持,历史上基于破冰船的漂流冰站考察屈指可数,美国实施的“SHEBA”计划是“MOSAiC”(北极气候研究多学科漂流冰站)考察实施之前最完善最全面的漂流冰站计划,观测数据至今仍被广泛应用于北极气候和天气数值模式中。然而,“SHEBA”计划实施于1997—1998 年,观测背景是北极的多年冰。1984—2017 年,冬季多年冰的占比从约65% 减少到了40%,当前超过五年的多年冰占比减少到不足5%。在这样的背景下,“SHEBA”的观测数据对当前北极海冰显得十分不适用。
在德国阿尔弗雷德·魏格纳研究所暨亥姆霍兹极地与海洋研究中心(AWI)的牵头和全球北极海洋科学家的共同努力下,“MOSAiC”计划从科学家研讨会的构想变成了现实,来自全球20 个国家、80 多个研究所的科学家走到了一起,利用德国的“极星号”考察船在北冰洋实施了一整年的漂流观测,科学家共同致力于通过获得全球观测最少海区的观测数据,更新我们对北冰洋的认知,将北冰洋打造成一个可预测的海洋,一个富于启迪并具有吸引力的海洋,服务于北冰洋的保护和可持续利用。本人作为中方的协调人深入参与了“MOSAiC”计划,与本书的原著摄影记者埃丝特·霍瓦思共同参与“MOSAiC”第一航段的现场考察。阅读了千慧给我的翻译稿,船上一起战斗过的国际同行和现场考察场景瞬间浮现在眼前。领队马库斯·雷克斯博士对科学总是充满热情,并且可以将深奥的北极气候变化描述得像个故事;副领队、海冰专家马塞尔·尼古拉斯博士对现场作业安排总是那么严谨,把时间表做得像德国的机器那样精密;后勤总管韦丽娜·莫霍普特对于“熊”来“熊”往、冰开冰裂的作业风险总是那么有把控力;生态学家艾莉森·冯会告诉别人,女性科学家可以把北极探险做得很好……“极星号”就像个“联合国”,尽管船上的科学家都有着共同的梦想,但来自不同国家、不同地区的科学家总会有意无意地将不同国家和地区的文化要素带到船上。北欧探险家尽管性格粗犷,但总有织不完的毛衣;芬兰的科学家觉得桑拿是每天的必修课;巴西人尽管跨越了大半个地区来到北极的浮冰上,依然相信足球是最重要的;来自瑞士阿尔卑斯山和美国阿拉斯加的科学家好像从来不觉得北冰洋中央区有多冷;中国人对工作总是表现得很谦逊和执着……
科学家用他们的设备、仪器和记录本记录着这块浮冰以及相关联的大气、海洋和生态等系统的变化;记者们用照相机、摄像机和笔记录着这里发生的一切。风暴过后,科学家在拯救他们的设备,记者们记录着科学家的身影。在学术讲堂上,科学家们努力把他们做的科学研究表达得清楚而精彩,记者们努力把科学家讲的科学变成故事。记者是科学家与大众读者之间的桥梁,有了这个桥梁,大众读者才能更深刻、更精准地了解科学家所从事的工作;年轻读者也可能因为一些科普读物对某些行当的科学产生兴趣,后来成为科学家。感谢埃丝特·霍瓦思们,因为他们的记载、图片和影像,我们对那片北冰洋中央区域普通而不简单的浮冰有了更多的念想;感谢千慧,兼顾东西方文化和语言的差异,用精准而富有温度的中文翻译了这本科普读物,让中国读者触及那片冰以及与之相关的科学和科学家的故事。
“MOSAiC”考察是成功的:我们把北冰洋中央区冬季全水深的观测数量翻了一番,在浮冰上布放的浮标数量比过去10 年的总和还多,在北冰洋中央区域实施了人类第一次冰下沉积物捕获器的持续采样观测……中国作为这个伟大航次的重要参与方,为这一次次的“人类首次”做出了应有的贡献,我们仍在与国际同行一道致力于利用获得的数据和样品更好地描述这个快速变化的海洋。
“MOSAiC”考察中方协调人 雷瑞波研究员
2022 年6 月15 日
摄影作者:埃丝特·霍瓦思
匈牙利纪实摄影师,2020年“荷赛奖”(世界新闻摄影奖)环境类第yi名得主(获奖作品:《北极熊和她的幼崽》)。
文字作者:塞巴斯蒂安·格罗特
德国记者,在阿尔弗雷德·魏格纳研究所的通信部工作,他在“极星号”上报道这次探险。
文字作者:凯瑟琳娜·韦斯–图伊德
德国记者,她随支援船“费奥多罗夫院士号”工作,负责协调通讯及媒体事务。
译者:曾千慧
海洋生物学博士,现任自然资源部第三海洋研究所助理研究员。曾于2018年、2019年随游轮前往南北极,担任极地向导,负责翻译与海洋生物鉴定讲解等工作。
作序:雷瑞波
工学博士,现任中国极地研究中心研究员,主要从事极地海冰物理学研究和海冰观测技术装备研发工作,是此次北极科考行动的中方协调人。
前言
测量一个正在消失的世界
火之洗礼 做好在极端环境下工作的准备
启航 直入海冰
冰漂的发明 弗里乔夫·南森和挪威极地远征队
漂流 在世界极北处建立研究站
大气研究 探索风、云和颗粒
观测站 冰上笔记
北极海冰 “冷库”的裂缝
日常事务 世界尽头的生活
北极生态系统 冰层以下的生命
生物地球化学组的研究 寻找踪迹
越冬 全天24小时在黑暗中工作
海洋研究和气候变化 凝望深渊
轮换 在北极点交接
与埃丝特·霍瓦思对话 极夜的黑暗无尽地迷人
一个不同的世界 漂流穿越北极的夏季
致谢
译后记